Photoeffekt und kinetische Energie der Elektronen

Bulova · Anmeldungsdatum: 17.01.2024 Beiträge: 6

Hallo,
zum Photoeffekt habe ich eine Frage. Wenn Lichtquanten einer bestimmten Frequenz (bzw. einer bestimmten Energie) auf Kathodenmaterial treffen, werden ja u. U. Elektronen freigesetzt, wenn die Energie über der der Auslösearbeit liegt. So weit, so gut. Die kinetische Energie der Elektronen müsste dann aber um diese Auslösearbeit geringer sein. Wenn die Elektronen jetzt weiter unter Photonenbeschuss stehen, könnten doch eigentlich die Elektronen auch eine höhere kinetische Energie annehmen als die Energie der Lichtquanten. Oder wenn sie öfter getroffen werden, wäre es doch eigentlich anzunehmen, dass sie sich energetisch noch weiter "aufladen". In der Realität ist das aber nicht so, die Elektronen können maximal die Energie der Lichtquanten aufnehmen, mehr nicht. Wahrscheinlich denke ich da zu klassisch.
Die Gedanken kamen mir, weil man ja mit einer Vakuum-Photozelle durch Beschuss mit monochromatischem Licht und einer definierten Gegenspannung den Photostrom auf null absenken kann. Diese Gegenspannung U ergibt dann die Energie der Elektronen U*e. Bei bekannter Frequenz des Lichts lässt sich dann auch das Planck'sche Wirkungsquantum bestimmen bzw. umgekehrt bei bekanntem Wirkungsquantum die Frequenz des Lichts.

Viele Grüße
Dieter Stotz

Bulova · Anmeldungsdatum: 17.01.2024 Beiträge: 6

Hallo,

was mir bis jetzt klar ist:

Die schnellsten Elektronen, die durch den Photoeffekt aus der Kathode herausgelöst werden, haben die kinetische Energie:

Bremst man diese durch eine Gegenspannung

zw. Kathode und Anode ab, so kommen keine Elektronen mehr an der Anode an.

Man muss also setzen:

Hat man zwei verschiedene Frequenzen, so ist die Geradengleichung definiert, aus deren Steigung sich dann h und aus deren Ordinatenabschnitt sich die Auslösearbeit

des Kathodenmaterials ergibt.

Bis hierhin gibt das Internet gut Auskunft. Aber ich habe noch offene Fragen:

(a) Wodurch gibt es auch langsamere Elektronen? (Denn bei Steigerung der Gegenspannung nimmt der Strom kontinuierlich ab und nicht abrupt.) Entstehen niedrigere kinetische Energien durch gegenseitige Beeinflussung?

(b) Könnten nicht auch schnellere Elektronen entstehen durch mehrfache Abgabe von Photonenimpulsen?

Viele Grüße

Dieter

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 678

Evtl. hat es damit zu tun, dass Elektronen auch schräg austreten können und die Bremsspannung nur Einfluss auf den senkrechten Teil hat?
Hinzu kommt, dass wahrscheinlich die Elektronen im Material nicht alle die exakt gleiche Grundenergie haben, sondern eine Verteilung vorliegt.

Bulova · Anmeldungsdatum: 17.01.2024 Beiträge: 6

Hallo Willy,

Lorz · Anmeldungsdatum: 18.09.2014 Beiträge: 74

Hallo Dieter,

das ist EXAKT die gleiche Frage, die ich mir damals auch gestellt habe, als ich das Thema zum ersten Mal unterrichtet habe. Und die meisten Erläuterungen bleiben die Antwort auf Deine Frage schuldig.
Ich habe mir das damals mit der Impulsrichtung erklärt, die Photonen und die abgelösten Elektronen fliegen ja auf einander zu. Wenn es eine Wechselwirkung gibt, so sollten die Elektronen durch diesen Strahlungsdruck als eher verlangsamt werden.
Aber wie es wirklich ist, das weiß ich nicht. Ich schaue mir mal Deine Links an...

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18083

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